DE1030684B

DE1030684B - Einrichtung bei als Pumpe oder Motor verwendbaren Axialkolbenmaschinen mit schwenkbarer Zylindertrommel und nicht schwenkbarer, antriebsverbundener Triebscheibe

Info

Publication number: DE1030684B
Application number: DEW20773A
Authority: DE
Inventors: Georg Wiggermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-01-24
Filing date: 1953-01-24
Publication date: 1958-05-22
Also published as: GB751231A; CH326297A; DE1017468B; FR1097653A

Description

Einrichtung bei als Pumpe oder Motor verwendbaren Axialkolbenmaschinen mit schwenkbarer Zylindertrommel und nicht schwenkbarer, antriebsverbundener Triebscheibe Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung bei Axialkolbenmaschinen, deren schwenkbare Zylindertrommel mit einer im Gehäuse unschwenkbar gelagerten Triebscheibe über die Kolbenstangen in Antriebsverbindung steht.
Diese Antriebsverbindung erfolgt bei bekannten derartigen Axialkolbenmaschinen z. B. dadurch, daß die aus der Zylindertrommel herausragenden. Enden der Kolbenstangen mit Kugelköpfen versehen sind, welche in der Triebscheibe gelenkig gelagert sind. Dabei ist zwischen Kolben und Triebscheibe eine radial geschlitzte und mit der Zylindertrommel fest verbundene Mitnehmerplatte angeordnet, derart, daß sich die Kolbenstangen mit ihrem Schaft an die Seitenflächen dieser Schlitze anlegen können und dadurch die Antriebsverbindung herstellen..
Nachteilig ist dabei, daß die Kolbenstangen nur mit Punktberührung an den Kanten der Schlitze anliegen und dabei noch axiale Gleitbewegungen ausführen. Dadurch werden Verschleiß und Geräuschbildung gefördert und der Wirkungsgrad herabgesetzt.
Eine andere bekannte Antriebsausführung bei Axialkolbenmaschinen der genannten Art- versucht diese Verhältnisse durch entsprechende Bemessung des Durchmessers- der Kolbenstangen und der Kolbenbohrungen zu verbessern. Hier ist jedoch die größtmögliche Schrägstellung der Kolbenstangen durch die Bohrungen in, den Kolben beschränkt, wodurch unter Umständen die Baugröße der Zylindertrommel und damit der ganzen Pumpe ungünstig beeinflußt werden kann. Auch ist diese Ausführung in der Herstellung kompliziert und teuer.
Die Erfindung geht demgegenüber von der Überlegung aus, daß die Antriebsverbindung zwischen Triebscheibe und schwenkbarer Zylindertrommel möglichst wenig zusätzlich zu überwindende Drehmomente aufweisen soll, da diese sich bekanntlich zum Reibungsdrehmoment der Zylindertrommel addieren und deshalb, sich selbst wieder verstärkend, eine zusätzliche Belastung der Kugelgelenke in tangentialer Richtung hervorrufen. Diese Tangentialkräfte lösen, rückwirkend über die Kolben, in der Zylindertrommel und damit auch im Steuerspiegelkörper Kippmomente aus und beeinflussen dadurch die Anlage des Steuerspiegelkörpers am Gehäuse sehr nachteilig.
In diesem Zusammenhang ist eine bekannte Axialkolbenmaschine zu erwähnen, bei welcher die Zylindertrommel unschwenkbar und die Triebscheibe schwenkbar angeordnet ist. Dabei sind die Kugelgelenke in der Triebscheibe mehrteilig ausgeführt, derart, daß die Enden der fest mit ihren Kolben verbundenen Kolbenstangen mit je einem Bund versehen sind, an welchem sich beim Saug- und Druckhub halbkugelige Gleitstücke abstützen. Bei dieser Anordnung erfolgt jedoch die Antriebsverbindung zwischen Triebscheibe und Zylinder über eine zentralekardanischeKupplung, so daß die Kugelgelenke in der Triebscheibe außer der gelenkigen Abstützung der axialen Kolbenkräfte keine anderen Aufgaben zu erfüllen haben.
Die vorliegende Erfindung verbindet die Vorteile der eben genannten. mehrteiligen Kugelgelenke mit dem eingangs erwähnten einfacheren Prinzip, nämlich zur Antriebsverbindung zwischen Triebscheibe und Zylindertrommel die Kolbenstangen selbst zu benutzen. Die dabei vorliegenden mechanischen und kinematischen Aufgaben werden durch die Erfindung in besonders geeigneter Weise dadurch gelöst, daß der Bund zwischen den Ko.lbenstangenteilen gleichen Durchmessers angeordnet ist, wobei die Kolbenstangen.teile auf den beiden Bundseiten von unter sich gleichen, in der Kugelpfanne gelagerten Kugelringen mit radialem Spiel umschlossen werden.
In dem Kugelgelenk finden zwischen den einzelnen Bauteilen Gleitbewegungen statt, z. B. führen die Kugelringe in, ihren Kugelpfannen eine Taumelbewegung und die scheibenförmigen Bunde relativ zu den Kugelringen geringfügige und vom Schwenkwinkel abhängige Ellipsenbewegungen aus.
Die bei den angestrebten hohen Förderdrücken normalerweise an den Gleitstellen entstehende- Reibung würde aus bereits erwähnten Gründen die Anlage des Steuerspiegelkörpers am Gehäuse nachteilig beeinflussen.
Um das zu verhindern, ist nach der Erfindung die Anordnung so getroffen, daß die der Zylindertrommel abgekehrte ringförmige Berührungsfläche zwischen Kugelring und Bund einen kreisförmigen Hohlraum umschließt, dessen größter Durchmesser annähernd dem Kolbendurchmesser entspricht und der über eine an sich bekannte Mittelbohrung im Kolbenschaft mit dem Zylinderraum verbunden ist.
Bei dieser Ausbildung überträgt sich der im Zylinder herrschende Druck auf die Fläche dieses Hohlraumes und vermindert die Reibung an der ringförmigen Anlagefläche des Bundes. Zugleich ist eine gute Schmierung zwischen den Bundflächen und den Kugelringen erreicht.
Das dem Zylinder entnommene Drucköl dient auch zur Schmierung der übrigen Gleitflächen der Kugelringe. Ferner, sind erfindungsgemäß die an den Kugelpfannen anliegenden, Kugelflächen der beim Arbeitshub belasteten Kugelringe mit geeignet bemessenen Abflachungen versehen, welche in Verbindung mit dem Öldruck aus dem Zylinderraum eine Entlastung der Kugelgleitflächen bewirken.
Man könnte nun zur Übertragung des Antriebsdrehmomentes von der Triebscheibe auf die Zylindertrommel den scheibenförmigen Bund mit seinem Umfang an der Kugelpfanne anliegen lassen.. Dabei wäre jedoch ein örtlicher Verschleiß an der Kugel- ; pfannenfläche nicht zu vermeiden. Da diese Fläche jedoch der öldichten Abstützung des hinteren Kugelringes dient, muß sie in ihrer geometrischen Form unverändert bleiben. Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck vorgeschlagen, daß der radiale Spielraum in den Mittelbohrungen der Kolbenringe so. bemessen ist, daß bei Schräglage der Zylindertrommel die Kolbenstangen mit Linienberührung an den Bohrungswänden der Kugelring: anliegen und dadurch die Antriebsverbindung zwischen Triebscheibe und Zylindertrommel hergestellt wird, wobei der Durchmesserunterschied zwischen Bund und Kugelpfanne so viel radiales Spiel ergibt, daß der Bund mit der Kugelpfanne nicht in Berührung kommen kann.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.
Fig. 1. zeigt eine Axialkolbenmaschine teilweise im Schnitt; Fi.g. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung im Schnitt die Ausbildung einer Gelenkkugel nach der Erfindung. Im Gehäuse 1 ist die Triebscheibe2 gelagert, welche mit der Welle 3 in, Antriebsverbindung steht. In der Triebscheibe 2 sitzen die mehrteiligen Gelenkkugeln 4, deren Bund 5 einen Bestandteil der zugehörigen Kolbenstange 6 bilden. Die einzelnen Kolbenstangen sind mit den in der Zylindertrommel 8 axial beweglich angeordneten Kolben 7 fest verbunden.
An der Steuerfläche des mit 10 bezeichneten Steuerspiegelkörpers liegt die Zylindertrommel an und ist an einem im Steuerspiegelkörper befestigten Zapfen9 drehbar gelagert. Zur Änderung der Fördermenge ist der Steuerspiegelkörper 10 in einer konkaven zylinderförmigen Gleitfläche 11 des Gehäusedeckels 12 schwenkbar gelagert. Die Schwenkbewegungen können z. B. durch eine im Gehäusedeckel tangential zum Schwenkkreis verschiebbar gelagerte Regelstange 13 oder auf eine andere bekannte Weise vorgenommen werden.
Für die Zu- und Abführung des flüssigen Arbeitsmittels sind der Gehäusedeckel 12, der Steuerspiegelkörper 10 und die Zylindertrommel 8 bzw. deren Zylinderbohrungen mit entsprechenden Kanälen versehen.
In Fig.2 sind Einzelheiten, der Ausbildung der Gelenkkugeln und der Kolbenstange 6 gezeigt. Letztere ist mittels Gewinde in den Kolben 7 eingeschraubt und trägt am anderen Ende den scheibenförmigen Bund 5, an dessen vorderer bzw. hinterer Seite die abgeflachten Kugelringe 16 bzw. 17 mit ihren Planflächen anliegen. Die Kugelringe sind passend in. die Kugelpfanne 20 eingesetzt, während der Durchmesser des Bundes 5 kleiner als der Kugeldurchmesser ist.
Auf der Seite des Endstückes 18 der Kolbenstange 6 ist der Bund 5 mit einer kreisringförmigen Aussparung 19 versehen. Die Stirnflächen des Bundes 5 und die daran: anliegenden Flächen der Kugelringe 16 und 17 verlaufen genau planparallel zueinander, so daß der Zwischen, der Kolbenstange 6, 18 und den Bohrungen der Kugelringe vorhandene Raum 15 eine gewisse radiale Beweglichkeit der Kolbenstange gegenüber dem Mittelpunkt der Gelenkkugel bzw. der Kugelpfanne gestattet. Da außerdem der Bund 5 die Kugelringe 16 und 17 auf Abstand hält, so ist durch die angeführten Mittel die notwendige kardanische Beweglichkeit der Kolbenstange in der Triebscheibe erreicht.
Durch eine an sich bekannte Mittelbohrung 21, welche einerseits über den: hohlen Kalben, 7 mit dem Zylinderraum verbunden ist und andererseits in die Kugelpfanne 20 mündet, ist neben einer guten Schmierung der Gleitstellen dafür gesorgt, daß auch im Bereich der Aussparung 19 stets der gleiche Druck herrscht wie im Inneren der zugeordneten Zylinderbohrung. Die Fläche der Aussparung wirkt dadurch als Entlastungsfläche, d. h.., der Kolbendruck wird beinahe oder ganz auf hydraulischem Wege auf die Triebscheibe übertragen..
Die Wirkungsweise der Axialkolbenmaschine kann als bekannt vorausgesetzt werden.. Die in Fig.1 gezeigte Betriebsstellung ergibt die größte Fördermenge bzw. entspricht dem gräßten Schwenkwinkel des SteuerspiegelköTpers 10. In den Schwenklagen der Zylindertrommel legt sich der zwischen den Kugelringen verlaufende Kolbenstangenteil an die Bohrungswände der Kugelringe mit Linienberührung an und stellt dadurch die Antriebsverbindung zwischen. der Triebscheibe und der Zylindertrommel her. Der Durchmesser des Bundes 5 ist so gewählt, daß auch bei der größten Schwenklage der Zylindertrommel der Bund mit der Kugelpfanne nicht in Berührung kommen kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung bei als Pumpe oder Motor verwendbaren Axialkolbenmaschinen, deren im Gehäuse gelagerte, nicht schwenkbare Triebscheibe mit der schwenkbaren Zylindertrommel über die Kolbenstangen in Antriebsverbindung steht und wobei die fest mit ihren Kolben verbundenen Kolbenstangen mit je einem Bund versehen sind, an welchem .sich beim Saug- und Drucldhub Kugelringe abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (5) zwischen Knlbenstangenteilen (6, '1'8) gleichen Durchmessers angeordnet ist, wobei die Kolbenstangenteile auf den beiden Bundseiten von unter sich gleichen, in der Kugelpfanne gelagerten. Kugelringen (16, 17) mit radialere Spiel umschlossen werden. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Zylindertrommel (8) abgekehrte Berührungsfläche zwischen Kugelring und Bund (5) einen kreisförmigen Hohlraum (19) umschließt, dessen größter Durchmesser annähernd dem Kolbendurchmesser entspricht und der über eine an sich bekannte Mittelbohrung (21) im Kolbenschaft (6, 18) mit dem Zylinderraum verbunden ist. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Arbeitshub an der Kugelpfanne zur Anlage kommende Fläche des belasteten Kugelringes (16) zwecks Schmierung mit dem Zylinderraum über die Mittelbohrung in der Kolbenstange in Verbindung steht und der Kugelring zur hydraulischen Entlastung seiner Kugelfläche mit einer Abflachung versehen ist. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Spielraum (15) in, den Mittelbohrungen der Kugelringe (16, 17) so bemessen ist, da,ß bei Schräglage der Zylindertrommel die Kolbenstangenteile (6, 18) mit Linienberührung an den Bohrungswänden der Kugelringe (16, 17) anliegen und dadurch die Antriebsverbindung zwischen Triebscheibe (2) und Zylindertrommel (8) hergestellt wird, wobei der Durchmesserunterschied zwischen Bund (5) und Kugelpfanne in, an sich bekannter Weise so viel radiales Spiel ergibt, daß der Bund mit der Kugelpfanne- nicht in Berührung kommen kann. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 597 476.